DE4031948A1 - Aluminium:titanate prepn. - involves mixing aq. acidic titanium-contg. soln. with aq. alkaline aluminate soln., removing ppte., calcining, compressing and sintering - Google Patents

Aluminium:titanate prepn. - involves mixing aq. acidic titanium-contg. soln. with aq. alkaline aluminate soln., removing ppte., calcining, compressing and sintering

Info

Publication number
DE4031948A1
DE4031948A1 DE19904031948 DE4031948A DE4031948A1 DE 4031948 A1 DE4031948 A1 DE 4031948A1 DE 19904031948 DE19904031948 DE 19904031948 DE 4031948 A DE4031948 A DE 4031948A DE 4031948 A1 DE4031948 A1 DE 4031948A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
solution
soln
titanium
temperature
sintering
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
DE19904031948
Other languages
German (de)
Inventor
Neil Dr Brown
Reinhard Feige
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Vereinigte Aluminium Werke AG
Original Assignee
Vereinigte Aluminium Werke AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Vereinigte Aluminium Werke AG filed Critical Vereinigte Aluminium Werke AG
Priority to DE19904031948 priority Critical patent/DE4031948A1/en
Publication of DE4031948A1 publication Critical patent/DE4031948A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01GCOMPOUNDS CONTAINING METALS NOT COVERED BY SUBCLASSES C01D OR C01F
    • C01G23/00Compounds of titanium
    • C01G23/003Titanates
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/01Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics
    • C04B35/46Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics based on titanium oxides or titanates
    • C04B35/462Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics based on titanium oxides or titanates based on titanates
    • C04B35/478Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics based on titanium oxides or titanates based on titanates based on aluminium titanates
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01PINDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2002/00Crystal-structural characteristics
    • C01P2002/02Amorphous compounds
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01PINDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2002/00Crystal-structural characteristics
    • C01P2002/60Compounds characterised by their crystallite size
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01PINDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2002/00Crystal-structural characteristics
    • C01P2002/70Crystal-structural characteristics defined by measured X-ray, neutron or electron diffraction data
    • C01P2002/72Crystal-structural characteristics defined by measured X-ray, neutron or electron diffraction data by d-values or two theta-values, e.g. as X-ray diagram
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01PINDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2002/00Crystal-structural characteristics
    • C01P2002/80Crystal-structural characteristics defined by measured data other than those specified in group C01P2002/70
    • C01P2002/85Crystal-structural characteristics defined by measured data other than those specified in group C01P2002/70 by XPS, EDX or EDAX data
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01PINDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2004/00Particle morphology
    • C01P2004/01Particle morphology depicted by an image
    • C01P2004/03Particle morphology depicted by an image obtained by SEM
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01PINDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2004/00Particle morphology
    • C01P2004/51Particles with a specific particle size distribution
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01PINDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2004/00Particle morphology
    • C01P2004/60Particles characterised by their size
    • C01P2004/61Micrometer sized, i.e. from 1-100 micrometer
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01PINDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2006/00Physical properties of inorganic compounds
    • C01P2006/12Surface area

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Geology (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
  • Inorganic Compounds Of Heavy Metals (AREA)

Abstract

Prepn. of aluminium titanate (I) comprises: (i) mixing an aq. acidic titanium-contg. soln. with an aq. alkaline aluminate soln. at pH 4-8 (5-7) to ppte. hydrated titanium oxide and hydrated aluminium oxide at 20-100 deg.C; (ii) removal and washing of the pptes; (iii) calcination of the pptes. at 400-1200 (700-900) deg.C to form a powdered mixt. of water-free Ti02 and Al203; (iv) partial deagglomeration of the oxide mixt.; (v) compression of the mixt. at 200N/mm2 to form a green moulding with a relative density of at least 40 pref. 50%; (vi) reaction sintering of the moulding above 1300 deg.C to produce aluminium titanate. USE/ADVANTAGE - (I) is used as an insulating material in IC engines. The raw materials are used to make (I) are inexpensive

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Aluminiumtitanat.The present invention relates to a process for the preparation of aluminum titanate.

Aluminiumtitanat (Al2TiO5) wird aufgrund seines hohen Schmelz­ punktes, seiner geringen thermischen Ausdehnung und der guten thermischen Schockbeständigkeit für Hochtemperaturkeramiken ver­ wendet. Darüber hinaus ist das gesinterte Aluminiumtitanat leicht maschinell zu bearbeiten, wodurch es zu einem bedeutenden Stoff zur Verwendung als Isoliermaterial in Verbrennungsmotoren, wie beispielsweise im kraftfahrtechnischen Bereich, wird; vgl. z. B. "Eigenschaften und Anwendungsmöglichkeiten von Aluminium­ titanat", P. Stingl (Hoechst Ceram Tec), in Proceedings Tech­ keram 1987, Frankfurt am Main, S. 11.01-11.06.Aluminum titanate (Al 2 TiO 5 ) is ver used because of its high melting point, its low thermal expansion and the good thermal shock resistance for high temperature ceramics. Moreover, the sintered aluminum titanate is easy to machine, making it an important material for use as an insulating material in internal combustion engines, such as in the automotive field; see. z. B. "Properties and applications of aluminum titanate", P. Stingl (Hoechst Ceram Tec), in Proceedings Tech ceram 1987, Frankfurt am Main, p 11.01-11.06.

Aluminiumtitanatkeramik ist polykristallin und besteht aus Kör­ nern, die einen hohen Grad an thermischer Anisotropie aufweisen. Durch Abkühlen von hohen Temperaturen entstehen Spannungen ent­ lang der Korngrenzen, was zur Bildung von Mikrorissen und ge­ ringer thermischer Ausdehnung führt. Die Mikrorißbildung ver­ ringert die mechanische Festigkeit, wenn die Aluminiumtitanat­ körner im gesinterten Körper nicht eine kritische Größe von min­ destens 3-4 µm erreichen und eine maximale Korngröße von etwa 10 µm nicht überschritten wird. In diesem Korngrößenbereich ist eine geringe thermische Ausdehnung mit einem minimalen Verlust an mechanischer Festigkeit gewährleistet; vgl., z. B., "Cor­ relation Between Grain Size and Thermal Expansion for Aluminium Titanate Materials", F. J. Parker und R. W. Rice. Communications of the American Ceramic Society, Bd. 72, Nr. 12, S. 2364-2366 (1989). Aluminum titanate ceramic is polycrystalline and consists of grains ners that have a high degree of thermal anisotropy. Cooling of high temperatures causes stress ent long grain boundaries, resulting in the formation of microcracks and ge thermal expansion leads. The microcracking ver reduces the mechanical strength when the aluminum titanate grains in the sintered body is not a critical size of min reach at least 3-4 microns and a maximum grain size of about 10 μm is not exceeded. In this grain size range is a low thermal expansion with a minimum loss guaranteed to mechanical strength; see, for. B., "Cor Relation Between Grain Size and Thermal Expansion for Aluminum Titanate Materials ", F. J. Parker and R. W. Rice Communications of the American Ceramic Society, Vol. 72, No. 12, pp. 2364-2366 (1989).  

Das Ausgangspulver ist eines der kritischsten Faktoren bei der Herstellung von Stukturkeramiken, die auf Aluminiumtitanat ba­ sieren. Es muß sehr rein und homogen sein und eine kleine Par­ tikelgröße aufweisen.The starting powder is one of the most critical factors in the Production of structural ceramics based on aluminum titanate ba Sieren. It must be very pure and homogeneous and a small par have particle size.

Aluminiumtitanat wird normalerweise aus einer stöchiometrischen Mischung von Aluminiumoxid- und Titanoxidpulver durch übliche Keramikherstellungverfahren wie z. B. Co-Mahlen mit anschlie­ ßendem mechanischen oder isostatischen Pressen und Reaktions­ sintern bei Temperaturen < 1300°C hergestellt.Aluminum titanate is usually made from a stoichiometric Mixture of alumina and titanium oxide powder by conventional Ceramic manufacturing process such. B. co-grinding with followed mechanical or isostatic pressing and reaction sintered at temperatures <1300 ° C produced.

Derartige Herstellungsverfahren unterliegen jedoch einer Reihe von Nachteilen und sind in ihrem Leistungsvermögen einge­ schränkt. Dem aus zwei Phasen bestehenden Pulver kann es bei­ spielsweise an Homogenität und Gleichförmigkeit auf mikrosko­ pischer Ebene fehlen, was zu einer mangelnden Verdichtung des gesinterten Körpers führt.However, such manufacturing processes are subject to a number of disadvantages and are incorporated in their capacity limits. The two-phase powder may be at for example, homogeneity and uniformity on mikrosko There is a lack of a common level, which leads to a lack of compaction sintered body leads.

Durch chemische Verfahren, die die Co-Hydrolyse von Aluminium- und Titanalkoxiden oder die Hydrolyse von Titanalkoxiden in Ge­ genwart von feinen Aluminiumoxidimpferpartikeln umfassen, können sehr feine Pulver hergestellt werden, die auf mikroskopischer Ebene homogen sind. Werden solche Pulver bei Temperaturen von < 1300°C gesinterten, so ergeben sich Aluminiumtitanatkörper mit hoher Sinterdichte; vgl. z. B. "Preparation and Sintering of Narrow-Sized Al2O3-TiO2 Composite Powders", H. Okamura, E. A. Barringer und H. Kent Bowen. J. of Materials Science 24 (1989) , S. 1867-1880.By chemical processes involving co-hydrolysis of aluminum and titanium alkoxides or hydrolysis of titanium alkoxides in the presence of fine aluminum oxide seed particles, very fine powders can be prepared which are homogeneous at the microscopic level. If such powders are sintered at temperatures of <1300 ° C., the result is aluminum titanate bodies with a high sintering density; see. z. "Preparation and Sintering of Narrow-Sized Al 2 O 3 -TiO 2 Composite Powders", H. Okamura, EA Barringer and H. Kent Bowen. J. of Materials Science 24 (1989), p. 1867-1880.

Dieses Verfahren erfordert die Verwendung und das Handling von möglicherweise gefährlichen organischen Stoffen. Gleichzeitig sind die Kosten für die Ausgangsstoffe so hoch, daß ein auf diese Weise hergestelltes Aluminiumtitanat keine industrielle Bedeutung erlangen kann.This procedure requires the use and handling of potentially dangerous organic substances. simultaneously The costs of the starting materials are so high that one on This made aluminum titanate no industrial Can gain meaning.

Weiterhin ist es bekannt, reaktive Titan- und Aluminiumoxide, die im mikroskopischen Bereich eine homogene Vermischung auf­ weisen, herzustellen durch direktes Eindampfen einer wäßrigen Lösung von Aluminiumsulfat und Titanylsulfat mit anschließender Zersetzung der getrockneten Sulfate in die reaktiven Oxide (Anatas und γ-Aluminiumoxid) durch Kalzinieren bei einer Tempe­ ratur von etwa 800°C. Hochverdichtetes Aluminiumtitanat ent­ steht durch Sintern bei Temperaturen oberhalb von 1300°C. Die Dichte der erzeugten Sinterkörper ist höher als diejenige, die mit den vorgenannten Verfahren erreicht werden kann. Allerdings ist hierbei die Zugabe von Hilfsstoffen, wie z. B. SiO2 oder MgO, notwendig, um ein Aluminiumtitanat mit geringer Korngröße und entsprechend niedrigen thermischen Ausdehnungswerten zu er­ zielen; vgl. z. B. "Fabrication of Al2TiO5 Ceramics: 1. Syn­ thesis of Al2TiO5 from Mixed Sulfate of Al and Ti", E. Kato, K. Daimon, J. Takahashi, R. Kato und K. Hamano. Report of the Re­ search Laboratory of Engineering Materials, Tokyo Institute of Technology, Nr. 9, S. 75-86 (1984).Furthermore, it is known to produce reactive titanium and aluminum oxides, which have a homogeneous mixture in the microscopic range, by direct evaporation of an aqueous solution of aluminum sulfate and titanyl sulfate with subsequent decomposition of the dried sulfates in the reactive oxides (anatase and γ-alumina) Calcining at a temperature of about 800 ° C. High density aluminum titanate is obtained by sintering at temperatures above 1300 ° C. The density of the sintered bodies produced is higher than that which can be achieved with the aforementioned methods. However, in this case the addition of auxiliaries, such as. As SiO 2 or MgO, necessary to target a Aluminiumtitanat with small grain size and correspondingly low thermal expansion values to it; see. z. B. "Fabrication of Al 2 TiO 5 Ceramics: 1. Synthesis of Al 2 TiO 5 from Mixed Sulfate of Al and Ti", E. Kato, K. Daimon, J. Takahashi, R. Kato and K. Hamano. Report of the Research Laboratory of Engineering Materials, Tokyo Institute of Technology, No. 9, pp. 75-86 (1984).

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren zur Herstellung von Aluminiumtitanat zu entwickeln, bei dem die ge­ nannten Nachteile der bekannten Verfahren vermieden werden. Das neue Verfahren soll es erlauben, aus preiswerten Ausgangsstoffen in einer Zwischenstufe eine feinkristalline Pulvermischung aus sehr homogen verteilten, reaktiven Aluminium- und Titanoxiden zu erzeugen. Dadurch soll die Weiterverarbeitung zu einem reinen, hochverdichteten Aluminiumtitanat mit geringer thermischer Aus­ dehnung und hohen Festigkeitseigenschaften auf einfache und kostengünstige Weise möglich werden.The object of the present invention is to provide a method for To develop production of aluminum titanate in which the ge called disadvantages of the known methods are avoided. The new process should allow it, from inexpensive starting materials in an intermediate stage a fine crystalline powder mixture very homogeneously distributed, reactive aluminum and titanium oxides produce. This should make further processing into a pure, High density aluminum titanate with low thermal emission elongation and high strength properties on simple and cost-effective way possible.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Hauptanspruches. Vorteilhafte Ausgestal­ tungen des Verfahrens ergeben sich aus den Unteransprüchen.This object is achieved by a method with the features of the main claim. Advantageous Ausgestal tions of the method will become apparent from the dependent claims.

Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren werden eine wäßrige saure titanhaltige Lösung und eine wäßrige alkalische Aluminatlösung miteinander vermischt. Der pH-Wert der Mischlösung wird dabei in einem Bereich zwischen 4 und 8 gehalten. In diesem pH-Bereich fallen Aluminiumoxid und Titanoxid gemeinsam in hydratisierter Form aus der Lösung aus. Die ausgefällten Feststoffe werden von der Lösung abgetrennt und anschließend gewaschen. Das so erhal­ tene Fällprodukt weist eine sehr homogene Verteilung von Titan und Aluminium auf. In der nachfolgenden Verfahrensstufe wird das Fällprodukt kalziniert bei einer Temperatur zwischen 400 und 1200°C. Dabei werden die hydratisierten Oxide in die wasser­ freien, kristallinen Oxide TiO2 bzw. Al2O3 überführt. Das Pro­ dukt ist eine homogene, pulverförmige Mischung dieser Oxide mit feinen Primärkristallen, die zu größeren Partikeln agglomeriert sind. Um eine ausreichend hohe Vorverdichtung beim anschließen­ den Pressen der Oxidmischung zu gewährleisten, ist eine Deagglo­ meration der Partikel notwendig. Nach dem vorgeschlagenen Ver­ fahren genügt hierzu eine lediglich partielle Deagglomeration. Nach diesem Mahlvorgang wird die Oxidpulvermischung zu einem grünen Formkörper mit einer relativen Dichte von mindestens 40% verpreßt. Anschließend erfolgt eine Reaktionssinterung des grü­ nen Formkörpers bei einer Temperatur oberhalb von 1300°C. Dabei reagieren die Oxide miteinander unter Bildung von Aluminiumti­ tanat. Es wird ein hochverdichtetes Aluminumtitanat erzeugt, das eine hohe Reinheit aufweist und praktisch frei ist von unrea­ giertem Titan- bzw. Aluminiumoxid. Die Korngröße im erhaltenen Produkt liegt zwischen 4 und 10 µm, so daß das Produkt neben einer geringen thermischen Ausdehnung auch die gewünschte hohe mechanische Festigkeit aufweist.According to the method of the invention, an aqueous acidic titanium-containing solution and an aqueous alkaline aluminate solution are mixed together. The pH of the mixed solution is maintained in a range between 4 and 8. At this pH range, alumina and titania together precipitate out of solution in hydrated form. The precipitated solids are separated from the solution and then washed. The resulting precipitated product has a very homogeneous distribution of titanium and aluminum. In the subsequent process step, the precipitate is calcined at a temperature between 400 and 1200 ° C. The hydrated oxides are converted into the water-free, crystalline oxides TiO 2 or Al 2 O 3 . The product is a homogeneous, powdery mixture of these oxides with fine primary crystals, which are agglomerated into larger particles. In order to ensure a sufficiently high pre-compaction during the subsequent pressing of the oxide mixture, a Deagglo is meration of the particles necessary. According to the proposed method, only a partial deagglomeration is sufficient. After this grinding process, the oxide powder mixture is pressed into a green shaped body having a relative density of at least 40%. Subsequently, a reaction sintering of green shaped body takes place at a temperature above 1300 ° C. The oxides react with each other to form Aluminiumti tanat. It is produced a high-density aluminum titanate, which has a high purity and is virtually free of unrea cited titanium or alumina. The grain size in the product obtained is between 4 and 10 microns, so that the product has not only a low thermal expansion and the desired high mechanical strength.

Die Ausgangslösungen für das erfindungsgemäße Verfahren können mit Hilfe kostengünstiger handelsüblicher Chemikalien herge­ stellt werden. Als titanhaltige Lösungen eignen sich z. B. Lö­ sungen von TiCl4, Ti(SO4)2 oder TiOSO4 in Wasser. Der Einsatz von Chloridlösungen ist hier vorteilhaft, da sich Chloride aus dem Fällprodukt sowohl leichter auswaschen lassen, als auch bei einer niedrigeren Kalziniertemperatur entfernt werden, als dies bei entsprechenden Sulfaten der Fall ist. Die Aluminatlösung kann sehr einfach z. B. durch Auflösen von Al(OH)3 in wäßrigen Lösungen aus NaOH, LiOH oder KOH hergestellt werden, wobei sich die entsprechenden Aluminate NaAlO2, LiAlO2 oder KAlO2 bilden. Zum Ansetzen der Lösungen wird vorzugsweise deionisiertes Wasser verwendet, um das Einbringen von Verunreinigungen zu vermeiden.The starting solutions for the process according to the invention can be prepared using inexpensive commercial chemicals. As titanium-containing solutions are z. B. solu- tions of TiCl 4, Ti (SO 4) 2, or TiOSO 4 in water. The use of chloride solutions is advantageous here, since chlorides are easier to wash out of the precipitate than are removed at a lower calcination temperature than is the case with corresponding sulfates. The aluminate solution can be very simple z. B. be prepared by dissolving Al (OH) 3 in aqueous solutions of NaOH, LiOH or KOH, with the corresponding aluminates NaAlO 2 , LiAlO 2 or KAlO 2 form. To prepare the solutions, deionized water is preferably used to prevent the introduction of impurities.

Um ein möglichst homogenes Fällprodukt zu erhalten sollten die Ausgangslösungen intensiv miteinander vermischt werden. Dies kann entweder direkt erfolgen oder z. B. durch gemeinsames Ein­ leiten der beiden Lösungen in eine Vorlage mit stark gerührtem Wasser. Auch hier ist es zweckmäßig, deionisiertes Wasser zu verwenden, um Verunreinigungen zu vermeiden.In order to obtain a homogeneous as possible precipitate product should Starting solutions are mixed intensively with each other. This  can either be done directly or z. B. by common A pass the two solutions into a high-stirred receiver Water. Again, it is appropriate to deionized water use to avoid contamination.

Die Einhaltung des vorgegebenen pH-Bereiches von 4 bis 8 in der Mischlösung ist unabdingbar, um eine gleichzeitige und möglichst vollständige Ausfällung der hydratisierten Oxide in homogen verteilter Form zu gewährleisten. Wenn dieser Bereich unter­ schritten wird, fällt das Titanhydroxid nur unvollständig aus. Bei Überschreitung des genannten Bereiches gilt dies für das Aluminiumhydroxid. Die besten Ergebnisse werden in einem pH- Bereich von 5 bis 7 erhalten. Die Einstellung des erforderlichen pH-Wertes kann z. B. durch Zugabe von Säuren bzw. Laugen in Ab­ hängigkeit vom aktuellen pH-Wert der Lösung erfolgen.Compliance with the specified pH range of 4 to 8 in the Mixed solution is essential to a simultaneous and possible complete precipitation of the hydrated oxides in homogeneous to ensure distributed form. If this area under is stepped, the titanium hydroxide precipitates only incomplete. If this range is exceeded, this applies to the Aluminum hydroxide. The best results are obtained in a pH Range from 5 to 7 received. The setting of the required pH can be z. B. by addition of acids or alkalis in Ab depending on the current pH of the solution.

Die Zusammensetzung der Lösungen und/oder das Verhältnis der eingesetzten Lösungsmengen wird so gewählt, daß im Fällprodukt ein nahezu stöchiometrisches Verhältnis zwischen Al und Ti vor­ liegt, bezogen auf die spätere Umsetzung zu Al2TiO5.The composition of the solutions and / or the ratio of the amounts of solution used is selected so that in the precipitate a nearly stoichiometric ratio between Al and Ti is present, based on the subsequent conversion to Al 2 TiO 5 .

Die Fällungsreaktion kann grundsätzlich in einem weiten Tempe­ raturbereich durchgeführt werden. Allerdings ist bei Tempera­ turen unter 20°C eine aufwendige Kühlung des Systems notwendig. Bei Temperaturen oberhalb von 100°C kann der Siedepunkt der Lösungen erreicht werden. Bei derart hohen Temperaturen wird dem System unnötig Energie zugeführt, ohne eine Optimierung des Ver­ fahrens zu erzielen.The precipitation reaction can basically in a wide Tempe temperature range. However, with tempera tures below 20 ° C a costly cooling of the system necessary. At temperatures above 100 ° C, the boiling point of the Solutions are achieved. At such high temperatures is the System unnecessarily supplied energy without optimizing the Ver to achieve.

Der ausgefällte Feststoff kann sehr leicht durch Filtration, Sedimentation oder Zentrifugieren von der Lösung abgetrennt werden. Das Fällprodukt wird anschließend gewaschen, um Chlorid- bzw. Sulfatbestandteile der anhaftenden Lösung auszuwaschen. Hierzu sollte wiederum deionisiertes Wasser verwendet werden, um Verunreinigungen zu vermeiden.The precipitated solid can very easily by filtration, Sedimentation or centrifugation separated from the solution become. The precipitate is then washed to remove chloride. or sulfate components of the adhering solution. For this purpose, again deionized water should be used to To avoid contamination.

Bei der anschließenden Kalzination werden die hydratisierten Oxide in die entsprechenden weitgehend wasserfreien, kri­ stallinen Oxide überführt. Diese Oxide sollen möglichst reaktiv sein, um bei der späteren Reaktionssinterung eine schnelle Re­ aktion zu Al2TiO5 zu erhalten. Die reaktiven Oxidformen sind Anatas und γ-Al2O3. Grundsätzlich kann die Kalzination in einem Temperaturbereich zwischen 400 und 1200°C durchgeführt werden. Unterhalb von 400°C ist eine vollständige Umsetzung der hydra­ tisierten Oxide in die weitgehend wasserfreien Oxide nicht ge­ währleistet. Oberhalb von 1200°C setzt bereits eine Teilreak­ tion der Oxide zu Al2TiO5 und eine teilweise Versinterung ein. Die Herstellung eines hochverdichteten einphasigen Aluminiumti­ tanats ist dann nicht mehr möglich. Der für die Kalzination be­ vorzugt anzuwendende Temperaturbereich liegt zwischen 700 und 900°C. Dabei ist zu berücksichtigen, daß oberhalb von 800°C bereits verstärkt die Umwandlung von Anatas in Rutil und von γ-Al2O3 in α-Al2O3 einsetzt. Diese weniger reaktiven Oxidformen bewirken eine deutliche Verzögerung der Al2TiO5-Bildung und können dadurch zu unerwünschten Gehalten an unreagierten Oxiden bzw. zu einem inhomogenen Produkt führen.During the subsequent calcination, the hydrated oxides are converted into the corresponding substantially anhydrous, crystalline oxides. These oxides should be as reactive as possible in order to obtain a rapid reaction to Al 2 TiO 5 during the later reaction sintering. The reactive oxide forms are anatase and γ-Al 2 O 3 . Basically, the calcination can be carried out in a temperature range between 400 and 1200 ° C. Below 400 ° C., complete conversion of the hydrazated oxides into the largely anhydrous oxides is not guaranteed. Above 1200 ° C., a partial reaction of the oxides to Al 2 TiO 5 and partial sintering already starts. The preparation of a high-density single-phase Aluminiumti tanats is then no longer possible. The preferred temperature range for calcination is between 700 and 900 ° C. It should be noted that above 800 ° C already intensified the conversion of anatase in rutile and of γ-Al 2 O 3 in α-Al 2 O 3 begins. These less reactive oxide forms cause a significant delay in the formation of Al 2 TiO 5 and can thus lead to undesirable levels of unreacted oxides or to an inhomogeneous product.

Anhaftende Sulfatreste können nur bei Temperaturen 800°C weit­ gehend vollständig entfernt werden. Bei der Anwendung von Sul­ fatlösungen sollte daher eine Kalziniertemperatur zwischen 800 und 900°C eingestellt werden. Beim Einsatz von Chloridlösungen ist eine Kalziniertemperatur zwischen 700 und 800°C zweckmäßig, um die genannten Nachteile zu vermeiden.Adhering sulfate residues can only reach temperatures of 800 ° C going to be completely removed. When using Sul fat solutions should therefore have a calcination temperature between 800 and 900 ° C are set. When using chloride solutions if a calcination temperature between 700 and 800 ° C is expedient, to avoid the mentioned disadvantages.

Nach der Kalzination liegen die Oxide in Form sehr feiner Pri­ märkristalle vor, die zu größeren Partikeln agglomeriert sind. Im nachfolgenden Vorverdichtungsschritt muß eine möglichst hohe Dichte des grünen Formkörpers erzeugt werden, um bei der ab­ schließenden Reaktionssinterung ein hochverdichtetes Alumini­ umtitanatprodukt zu erhalten. Daher ist eine Deagglomeration der Partikel vor dem Vorverdichtungsschritt notwendig. Es hat sich jedoch überraschenderweise gezeigt, daß bei der Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens eine lediglich partielle Deagglo­ meration der Partikel genügt, um eine ausreichend hohe Dichte des grünen Formkörpers zu erreichen. Als Aggregate für die par­ tielle Deagglomeration eignen sich z. B. Kugel-, Walzen-, Schwing- oder Luftstrahlmühlen. Nach dem Mahlvorgang sollte der mittlere Partikeldurchmesser vorzugsweise im Bereich unter 10 µm liegen. After calcination, the oxides are in the form of very fine pri märkristalle that are agglomerated into larger particles. In the subsequent precompression step, the highest possible Density of the green shaped body are generated at the time of closing reaction sintering a high-density aluminum to obtain titanate product. Therefore, a deagglomeration is the Particles required before the precompacting step. It has but surprisingly shown that in the application of the process according to the invention only a partial Deagglo The particle size is sufficient to ensure a sufficiently high density to reach the green shaped body. As aggregates for the par Partial deagglomeration are suitable for. B. ball, roller, Vibrating or air jet mills. After the grinding process should the average particle diameter preferably in the range below 10 microns lie.  

In der anschließenden Verdichtungsstufe wird die partiell zer­ kleinerte Oxidpulvermischung zu einem grünen Formkörper ver­ preßt. Die relative Dichte des grünen Formkörpers muß dabei min­ destens 40% betragen. Vorzugsweise sollte sie oberhalb von 50% liegen. Durch die hohe Dichte wird ein ausreichender Partikel­ kontakt gewährleistet, wodurch eine schnelle, vollständige Re­ aktion der TiO2- und Al2O3-Partikel zu Al2TiO5 bei der Reak­ tionssinterung möglich wird.In the subsequent compression stage, the partially zer kleinerte oxide powder mixture is pressed ver to a green shaped body. The relative density of the green body must be min least 40%. Preferably, it should be above 50%. Due to the high density, a sufficient particle contact is ensured, whereby a fast, complete reaction of the TiO 2 and Al 2 O 3 particles to Al 2 TiO 5 is possible during the sintering sintering process.

Bei der abschließenden Reaktionssinterung erfolgt die Umwandlung der Oxide in Al2TiO5 unter Verdichtung des Gefüges bei Tempe­ raturen oberhalb von 1300°C. Wird der grüne Formkörper zu lang­ sam auf die Reaktionstemperatur aufgeheizt, können intermediär die weniger reaktiven Oxide (Rutil und α-Al2O3) mit den bereits erwähnten Nachteilen gebildet werden. Die Aufheizgeschwindigkeit sollte in dieser Verfahrensstufe daher mindestens 10°C/min, vorzugsweise mindestens 15°C/min, betragen.In the final reaction sintering, the conversion of the oxides into Al 2 TiO 5 takes place with densification of the structure at temperatures above 1300 ° C. If the green shaped body is heated too slowly to the reaction temperature, the less reactive oxides (rutile and α-Al 2 O 3 ) can be formed as intermediates with the disadvantages already mentioned. The heating rate should therefore be at least 10 ° C / min, preferably at least 15 ° C / min in this process stage.

Auf diese Weise gelingt es, ein hochwertiges Aluminiumtitanat mit den gewünschten Eigenschaften zu erzeugen. Das vorgeschla­ gene Verfahren ist kostengünstig und einfach in der Durch­ führung. Es sind weder aufwendige Eindampfungsschritte notwen­ dig, noch erfordert das Verfahren den Einsatz von zusätzlichen Hilfsstoffen.In this way, it succeeds, a high-quality aluminum titanate with the desired properties. The proposed gene procedure is inexpensive and easy in the through guide. There are neither consuming evaporation steps neces still, the process requires the use of additional Excipients.

Nachfolgend wird das erfindungsgemäße Verfahren anhand eines Ausführungsbeispieles näher erläutert.The method according to the invention will be described below with reference to a Embodiment explained in more detail.

Ausführungsbeispielembodiment

Als Ausgangslösungen wurden eine wäßrige saure TiCl4-Lösung und eine wäßrige alkalische Natriumaluminatlösung verwendet. Die Lösungen wurden aus den handelsüblichen Chemikalien TiCl4, Al(OH)3 und NaOH hergestellt. Zur Herstellung der TiCl4-Lösung mit einem Gehalt von 129 g/l TiCl4 wurde flüssiges TiCl4 langsam in deionisiertes Wasser eingeleitet. Dabei entstand eine weiße, trübe Lösung, die nach 24-stündigem Abstehen bei 4°C klar wur­ de. Die Natriumaluminatlösung mit 130 g/l Na2O und 68,4 g/l Al2O3 wurde durch Auflösung von Al(OH)3 in einer verdünnten NaOH-Lösung hergestellt.As starting solutions, an aqueous TiCl 4 acid solution and an aqueous alkaline sodium aluminate solution were used. The solutions were prepared from the commercial chemicals TiCl 4, Al (OH) 3 and NaOH. To prepare the TiCl 4 solution containing 129 g / l TiCl 4 , liquid TiCl 4 was slowly introduced into deionized water. The result was a white cloudy solution, which became clear after standing for 24 hours at 4 ° C. The sodium aluminate solution containing 130 g / l Na 2 O and 68.4 g / l Al 2 O 3 was prepared by dissolving Al (OH) 3 in a dilute NaOH solution.

In einem 2 l Becherglas mit 300 ml deionisiertem Wasser wurde mit Hilfe eines Magnetrührers ein Wirbeltrichter erzeugt. Je­ weils 500 ml der beiden vorbereiteten Lösungen wurden gleich­ zeitig und langsam in das Wasser eingeleitet, und zwar in den unmittelbaren Bereich des Wirbeltrichters. Der pH-Wert der ent­ stehenden Mischlösung wurde überwacht und durch Zugabe von 3 N HCl (100 ml Gesamtmenge) in einem Bereich zwischen 5 und 7 gehalten. Unter diesen Bedingungen fallen Titanoxid und Alu­ miniumoxid in hydratisierter Form gemeinsam aus der Lösung aus. Nach Beendigung der Fällungsreaktion wurden die Feststoffe ab­ filtriert und mit 4 l deionisiertem Wasser gewaschen. Das so erhaltene Fällprodukt wurde bei 110°C getrocknet und an­ schließend analysiert. Tabelle 1 zeigt die Analysewerte des Fällproduktes.In a 2 liter beaker with 300 ml of deionized water was added generated by means of a magnetic stirrer a vortex funnel. ever because 500 ml of the two prepared solutions became the same early and slowly introduced into the water, in the immediate area of the vortex funnel. The pH of the ent standing mixed solution was monitored and by addition of 3N HCl (100 ml total) in a range between 5 and 7 held. Under these conditions, titanium oxide and aluminum fall miniumoxid in hydrated form together from the solution. Upon completion of the precipitation reaction, the solids were removed filtered and washed with 4 liters of deionized water. That so obtained precipitate was dried at 110 ° C and at then analyzed. Table 1 shows the analysis values of Precipitated product.

Analyse des FällproduktesAnalysis of the precipitate Gewicht %Mass % TiO₂TiO₂ 26,726.7 Al₂O₃Al₂O₃ 32,332.3 SiO₂SiO₂ 0,1900,190 Fe₂O₃Fe₂O₃ <0,005<0.005 Na₂ONa₂O 0,0350,035 Cl⁻Cl⁻ 3,323.32 Glühverlust (1100°C/1 h)Loss on ignition (1100 ° C / 1 h) 40,640.6 Spezifische Oberfläche (m²/g)Specific surface area (m² / g) 19,519.5

Die spezifische Oberfläche des getrockneten Fällproduktes wurde anhand der Stickstoffadsorption gemessen (BET Einpunktverfahren; DIN 66 132).The specific surface of the dried precipitate was measured by nitrogen adsorption (BET one-point method; DIN 66 132).

Das getrocknete Fällprodukt wurde zudem mit dem Rasterelektro­ nenmikroskop (Fig. 1), der kominierten REM/EDX-Röntgenanalyse (Fig. 2) und der Röntgen-Diffraktion (Fig. 3) untersucht. Die Korngrößenverteilung ist in Fig. 4 dargestellt.The dried precipitate was also examined with the scanning electron microscope ( FIG. 1), the combined REM / EDX X-ray analysis ( FIG. 2) and the X-ray diffraction ( FIG. 3). The particle size distribution is shown in FIG. 4.

Die Primärkristallgröße liegt zwischen 0,05-0,10 µm, wobei die Kristalle in agglomerierten Strukturen mit einer durchschnitt­ lichen Partikelgröße von 37 µm vorliegen. Das Mischpulver ist trotzdem röntgenamorph (Fig. 3).The primary crystal size is between 0.05-0.10 μm, the crystals being present in agglomerated structures with an average particle size of 37 μm. The mixed powder is nevertheless X-ray amorphous ( FIG. 3).

Das getrocknete Fällprodukt wurde dann in einem elektrischen Brennofen (Allio) bei einer Temperatur von 800°C 1 Stunde bei normaler Atmosphäre kalziniert. Tabelle 2 zeigt die Analyse des kalzinierten Fällproduktes.The dried precipitate was then placed in an electric Kiln (Allio) at a temperature of 800 ° C for 1 hour normal atmosphere calcined. Table 2 shows the analysis of calcined precipitate.

Analyse des Fällproduktes nach einstündiger Kalzination bei 800°CAnalysis of the precipitate after one hour calcination at 800 ° C. Gewicht %Mass % TiO₂TiO₂ 42,242.2 Al₂O₃Al₂O₃ 51,651.6 SiO₂SiO₂ 0,260.26 Fe₂O₃Fe₂O₃ <0,005<0.005 Na₂ONa₂O 0,0410,041 Cl⁻Cl⁻ 0,240.24 Glühverlust (1100°C/1 h)Loss on ignition (1100 ° C / 1 h) 5,05.0 Spezifische Oberfläche (m²/g)Specific surface area (m² / g) 65,965.9

Fig. 5 zeigt eine Rasterelektronenmiskroskopaufnahme des kalzi­ nierten Materials, Fig. 6 die EDX-Analyse und Fig. 7 die Rönt­ gen-Diffraktionsanalyse. Fig. 5 shows a scanning electron microscope photograph of kalzi-based material, Fig. 6 shows the EDX analysis and Fig. 7, the Rönt gen diffraction analysis.

Das unmittelbare Fällprodukt ist zwar röntgenamorph (wie Fig. 3 zeigt), doch einstündiges Erhitzen bei 800°C führt zu einem kristallinen Pulver, in dem Anatas (mit etwas Rutil) die vorherrschende Titanoxidphase ist. Fig. 7 zeigt die parallele Entwicklung des offensichtlich weniger kristallinen und etwas porösen γ-Al2O3. Die Rasterelektronenmikroskopaufnahme deutet auf eine Zunahme in der Primärkristallgröße auf 0,1-0,2 µm als Ergebnis der einstündigen Kalzination bei 800°C hin.Although the direct precipitate is X-ray amorphous (as shown in Figure 3), heating at 800 ° C for one hour results in a crystalline powder in which anatase (with some rutile) is the predominant titanium oxide phase. Figure 7 shows the parallel evolution of the apparently less crystalline and somewhat porous γ-Al 2 O 3 . Scanning electron micrographs indicate an increase in primary crystal size to 0.1-0.2 μm as a result of one hour calcination at 800 ° C.

Die EDX-Analyse bestätigte die Homogenität des kalzinierten Fällproduktes bezüglich der Verteilung von Titan- und Alumi­ niumoxid innerhalb der agglomerierten Partikel (Fig. 6).EDX analysis confirmed the homogeneity of the calcined precipitate with respect to the distribution of titanium and alumina within the agglomerated particles ( Figure 6).

Nach der Kalzination wurde die entstandene Oxidpulvermischung partiell deagglomeriert in einer Schwingmühle unter Verwendung von Aluminiumoxid-Mahlkörpern während einer Mahldauer von 30 Min. Fig. 8 zeigt die Korngrößenverteilung des gemahlenen Pulvers; die durchschnittliche Korngröße wurde auf 5,1 µm ver­ ringert.After calcination, the resulting oxide powder mixture was partially deagglomerated in a vibration mill using alumina milling media for a milling time of 30 minutes. Fig. 8 shows the grain size distribution of the ground powder; the average grain size was reduced to 5.1 microns ver.

Die gemahlene Pulvermischung wurde dann einachsig bei 200 N/mm2 zu Formkörpern von ca. 20 mm Durchmesser, ca. 5 mm Dicke und ca. 5,0 g Gewicht gepreßt. Die so vorverdichteten Preßlinge wurden bei 110°C 24 Stunden luftgetrocknet. Aus dem Trockengewicht und den Formkörperabmessungen wurde eine Preßdichte von 2,13 g/cm3 ermittelt. Dies ergibt eine relative Dichte von ca. 58%, einen hohen Wert, wenn man den teilweise agglomerierten Zustand des Ausgangspulvers berücksichtigt.The milled powder mixture was then uniaxially pressed at 200 N / mm 2 into moldings of about 20 mm diameter, about 5 mm thick and about 5.0 g in weight. The thus precompacted compacts were air dried at 110 ° C for 24 hours. From the dry weight and the molded body dimensions, a press density of 2.13 g / cm 3 was determined. This gives a relative density of about 58%, a high value considering the partially agglomerated state of the starting powder.

Die grünen Formkörper wurden 4 Stunden bei 1400°C an der Luft in einem elektrisch beheizten Netzsch Ofen mit programmierbarer Temperatursteuerung reaktionsgesintert. Die Aufheizgeschwindig­ keit auf 1400°C betrug 17°C in der Minute. Die gesinterten Formkörper wurden in situ im Ofen abgekühlt. The green moldings were air-dried for 4 hours at 1400 ° C in an electrically heated Netzsch oven with programmable Temperature control reaction sintered. The heating speed To 1400 ° C was 17 ° C per minute. The sintered Moldings were cooled in situ in the oven.  

Nach dem Sintern wurde die scheinbare Sinterdichte mit Hilfe des Archimedes-Verfahren gemessen und die offene Porosität berech­ net. Tabelle 3 gibt die Angaben für die grünen und die gesin­ terten Formkörper.After sintering, the apparent sintered density was measured with the aid of Archimedes method and calculated the open porosity net. Table 3 gives the information for the green and the Gesin shaped body.

Eigenschaften der grünen und der gesinterten FormkörperProperties of green and sintered moldings Preßdichte (g/cm³)Press density (g / cm³) 2,132.13 Nach Sinterung: @After sintering: @ Wasseradsorption (%)Water adsorption (%) 2,002.00 Sinterdichte (g/cm³)Sintered density (g / cm³) 3,393.39 Offene Porosität (%)Open porosity (%) 6,806.80 Scheinbare Dichte (g/cm³)Apparent density (g / cm³) 3,643.64 relative Dichte (%)relativ density (%) 92,492.4 Lineare relative Schwindung (%)Linear relative shrinkage (%) 1717

Die durch die Sinterung verursachte lineare relative Schwindung wurde mit 17% gemessen, bei 92,4% der theoretischen Dichte. Die Schwindung beruht auf den kombinierten Auswirkungen des Sin­ terns und der Phasenänderungen, die das aus zwei Phasen be­ stehende Pulver ( Al2TiO5 weist eine leicht niedrigere Dichte auf als eine entsprechende Mischung von α-Aluminiumoxid und Ru­ til) durchläuft.The linear relative shrinkage caused by the sintering was measured at 17%, at 92.4% of the theoretical density. The shrinkage is due to the combined effects of sintering and the phase changes experienced by the two-phase powder (Al 2 TiO 5 has a slightly lower density than a corresponding mixture of α-alumina and Ru til).

Die Mikrostruktur der gesinterten Formkörper wurde mit Hilfe eines Rasterelektronenmikroskops (Fig. 9) untersucht, topo­ chemische Analysen wurden durch EDX (Fig. 10) erstellt und die kristallinen Phasen wurden durch die Röntgen-Diffraktion (Fig. 11) bestimmt.The microstructure of the sintered moldings was examined by means of a scanning electron microscope ( Figure 9), topo chemical analyzes were made by EDX ( Figure 10), and the crystalline phases were determined by X-ray diffraction ( Figure 11).

Die Röntgen-Diffraktionsanalyse zeigt, daß das gesinterte Pro­ dukt ein aus einer Phase bestehendes Aluminiumtitanat ist, ohne Hinweis auf die Anwesenheit von unreagiertem Titan- oder Alumi­ niumoxid. The X-ray diffraction analysis shows that the sintered Pro is an aluminum titanate consisting of one phase without Indication of the presence of unreacted titanium or alumi niumoxid.  

Die Rastereletronenmikroskopaufnahme (Fig. 9) zeigt die Gegen­ wart von kristallographischer Domänenbildung, wobei die Riße wahrscheinlich auf anisotrope thermische Schwindung zurückzu­ führen sind.The scanning electron micrograph ( Figure 9) shows the presence of crystallographic domain formation, with the cracks likely to be due to anisotropic thermal shrinkage.

Die Kristallgröße im gesinterten Formkörper liegt zwischen 4 und 10 µm. Damit werden die Bedingungen für geringe thermische Ausdehnung und gute mechanische Festigkeit des erzeugten Alumi­ niumtitanats erfüllt. The crystal size in the sintered body is between 4 and 10 μm. This will set the conditions for low thermal Expansion and good mechanical strength of the produced Alumi met Titanit.  

Liste der AbbildungenList of pictures

Fig. 1 Rasterelektronenmikroskopaufnahme (REM) des ge­ trockneten Fällproduktes Fig. 1 Scanning electron micrograph (SEM) of ge dried precipitate

Fig. 2 EDX-Analyse (Energiedispersive Röntgenanalyse) des getrockneten Fällproduktes Fig. 2 EDX analysis (energy dispersive X-ray analysis) of the dried precipitate

Fig. 3 Röntgen-Diffraktionsanalyse des getrockneten Fäll­ produktes Fig. 3 X-ray diffraction analysis of the dried precipitated product

Fig. 4 Korngrößenverteilung des getrockneten Fällproduktes Fig. 4 grain size distribution of the dried precipitate

Fig. 5 Rasterelektronenmikroskopaufnahme der Oxidpulver­ mischung nach einstündigem Kalzinieren des Fällpro­ duktes bei 800°C Fig. 5 Scanning electron micrograph of the oxide powder mixture after one hour calcination of Fällpro product at 800 ° C.

Fig. 6 EDX-Analyse der Oxidpulvermischung nach einstündigem Kalzinieren des Fällproduktes bei 800°C Fig. 6 EDX analysis of the oxide powder mixture after calcination of the precipitate at 800 ° C for one hour

Fig. 7 Röntgen-Diffraktionsanalyse der Oxidpulvermischung nach einstündigem Kalzinieren des Fällproduktes bei 800°C Fig. 7 X-ray diffraction analysis of the oxide powder mixture after one hour calcination of the precipitate at 800 ° C.

Fig. 8 Korngrößenverteilung der Oxidpulvermischung nach ein­ stündigem Kalzinieren des Fällproduktes bei 800°C und anschließender partieller Deagglomeration Fig. 8 grain size distribution of the oxide powder mixture after an hourly calcination of the precipitate at 800 ° C and subsequent partial deagglomeration

Fig. 9 Rasterelektronenmikroskopaufnahme des gesinterten Alu­ miniumtitanats Fig. 9 Scanning electron micrograph of the sintered aluminum aluminum titanate

Fig. 10 EDX-Analyse des gesinterten Aluminiumtitanats Fig. 10 EDX analysis of the sintered aluminum titanate

Fig. 11 Röntgen-Diffraktionsanalyse des gesinterten Alumi­ niumtitanats. Fig. 11 X-ray diffraction analysis of the sintered Alumi niumtitanats.

Claims (13)

1. Verfahren zur Herstellung von Aluminiumtitanat, dadurch gekennzeichnet, daß das Verfahren die folgenden Verfahrens­ schritte umfaßt:
  • a) Mischen einer wäßrigen sauren titanhaltigen Lösung mit einer wäßrigen alkalischen Aluminatlösung unter Ein­ stellung eines pH-Wertes der Mischlösung im Bereich zwischen 4 und 8, wobei gemeinsam hydratisiertes Ti­ tanoxid und hydratisiertes Aluminiumoxid als Fest­ stoffe gefällt werden;
  • b) Abtrennen und Waschen der gefällten Feststoffe;
  • c) Kalzinieren des Fällproduktes bei einer Temperatur zwischen 400 und 1200°C zu einer pulverförmigen Mischung aus den weitgehend wasserfreien Oxiden TiO2 und Al2O3;
  • d) partielle Deagglomeration der Oxidmischung;
  • e) Vorverdichten der Oxidpulvermischung durch Pressen zu einem grünen Formkörper mit einer relativen Dichte von mindestens 40%;
  • f) Reaktionssintern des grünen Formkörpers bei einer Tem­ peratur oberhalb von 1300°C, wobei die Einzeloxide in Aluminiumtitanat überführt werden.
1. A process for producing aluminum titanate, characterized in that the process comprises the following process steps:
  • a) mixing an aqueous acidic titanium-containing solution with an aqueous alkaline aluminate solution with adjustment of a pH of the mixed solution in the range between 4 and 8, wherein jointly hydrated Ti tanoxid and hydrated alumina are precipitated as solids;
  • b) separating and washing the precipitated solids;
  • c) calcining the precipitate at a temperature between 400 and 1200 ° C to a powdery mixture of the substantially anhydrous oxides TiO 2 and Al 2 O 3 ;
  • d) partial deagglomeration of the oxide mixture;
  • e) pre-compacting the oxide powder mixture by pressing into a green shaped body having a relative density of at least 40%;
  • f) reaction sintering of the green shaped body at a temperature above 1300 ° C, wherein the individual oxides are converted into aluminum titanate.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als titanhaltige Lösung eine wäßrige saure Lösung von TiCl4, Ti(SO4)2 oder TiOSO4 verwendet wird. 2. The method according to claim 1, characterized in that an aqueous acidic solution of TiCl 4 , Ti (SO 4 ) 2 or TiOSO 4 is used as the titanium-containing solution. 3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß als Aluminatlösung eine wäßrige alka­ lische Lösung von NaAlO2, LiAlO2 oder KAlO2 eingesetzt wird.3. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the aluminate solution used is an aqueous alkaline solution of NaAlO 2 , LiAlO 2 or KAlO 2 . 4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die titanhaltige Lösung und die Alumi­ natlösung intensiv vermischt werden durch gleichzeitiges Einleiten der beiden Lösungen in eine Vorlage mit stark gerührtem Wasser, vorzugsweise deionisiertem Wasser, wobei der pH-Wert der entstehenden Mischlösung durch kontrollier­ te Zugabe einer Säure bzw. Lauge auf einen Wert zwischen 4 und 8 geregelt wird.4. The method according to any one of the preceding claims, characterized characterized in that the titanium-containing solution and the Alumi natlösung be intensively mixed by simultaneous Initiate the two solutions in a template with strong stirred water, preferably deionized water, wherein the pH of the resulting mixed solution by controlling Addition of an acid or alkali to a value between 4 and 8 is regulated. 5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der pH-Wert der Mischlösung auf einen Wert zwischen 5 und 7 geregelt wird.5. The method according to any one of the preceding claims, characterized characterized in that the pH of the mixed solution to a Value is regulated between 5 and 7. 6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Verfahrensstufe a) bei einer Tem­ peratur zwischen 20 und 100°C durchgeführt wird.6. The method according to any one of the preceding claims, characterized characterized in that the process step a) at a Tem temperature between 20 and 100 ° C is performed. 7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die gefällten Feststoffe durch Sedimen­ tation, Filtration oder Zentrifugieren von der Mischlösung abgetrennt werden.7. The method according to any one of the preceding claims, characterized characterized in that the precipitated solids by sediments tation, filtration or centrifugation of the mixed solution be separated. 8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die abgetrennten Feststoffe mit de­ ionisiertem Wasser gewaschen werden.8. The method according to any one of the preceding claims, characterized characterized in that the separated solids with de be washed with ionized water. 9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Kalzinieren des Fällproduktes gemäß Verfahrensschritt c) bei einer Temperatur zwischen 700 und 900°C durchgeführt wird. 9. The method according to any one of the preceding claims, characterized characterized in that the calcination of the precipitate according to Process step c) at a temperature between 700 and 900 ° C is performed.   10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die partielle Deagglomeration gemäß Verfahrensschritt d) in einer Kugelmühle, einer Walzen­ mühle, einer Schwingmühle oder einer Luftstrahlmühle durch­ geführt wird.10. The method according to any one of the preceding claims, characterized characterized in that the partial deagglomeration according to Process step d) in a ball mill, a roller mill, a vibrating mill or an air jet mill through to be led. 11. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Oxidpulvermischung im Verfahrens­ schritt e) auf eine relative Dichte von mindestens 50% vorverdichtet wird.11. The method according to any one of the preceding claims, characterized characterized in that the oxide powder mixture in the process step e) to a relative density of at least 50% is pre-compressed. 12. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorverdichtung der Oxidpulver­ mischung bei einem Preßdruck von 200 N/mm2 durchgeführt wird.12. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the pre-compression of the oxide powder mixture is carried out at a pressure of 200 N / mm 2 . 13. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der grüne Formkörper im Verfahrens­ schritt f) mit einer Aufheizgeschwindigkeit von mindestens 10°C/min., vorzugsweise mindestens 15°C/min, auf eine Temperatur oberhalb von 1300°C aufgeheizt wird.13. The method according to any one of the preceding claims, characterized characterized in that the green molded body in the process step f) with a heating rate of at least 10 ° C / min., Preferably at least 15 ° C / min, to a Temperature is heated above 1300 ° C.
DE19904031948 1990-10-09 1990-10-09 Aluminium:titanate prepn. - involves mixing aq. acidic titanium-contg. soln. with aq. alkaline aluminate soln., removing ppte., calcining, compressing and sintering Withdrawn DE4031948A1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE19904031948 DE4031948A1 (en) 1990-10-09 1990-10-09 Aluminium:titanate prepn. - involves mixing aq. acidic titanium-contg. soln. with aq. alkaline aluminate soln., removing ppte., calcining, compressing and sintering

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE19904031948 DE4031948A1 (en) 1990-10-09 1990-10-09 Aluminium:titanate prepn. - involves mixing aq. acidic titanium-contg. soln. with aq. alkaline aluminate soln., removing ppte., calcining, compressing and sintering

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE4031948A1 true DE4031948A1 (en) 1992-04-16

Family

ID=6415894

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE19904031948 Withdrawn DE4031948A1 (en) 1990-10-09 1990-10-09 Aluminium:titanate prepn. - involves mixing aq. acidic titanium-contg. soln. with aq. alkaline aluminate soln., removing ppte., calcining, compressing and sintering

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE4031948A1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2239244A1 (en) * 2008-01-07 2010-10-13 Sumitomo Chemical Company, Limited Method for producing aluminum titanate ceramic
CN117003552A (en) * 2023-06-16 2023-11-07 辽宁煜鑫高科技术新材料有限公司 Preparation method and application of plate-shaped corundum-based composite refractory material

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2942941A (en) * 1955-11-23 1960-06-28 Nat Lead Co A method for the preparation of monocrystalline aluminum titanate
DE2345778A1 (en) * 1972-09-11 1974-03-21 Us Atomic Energy Commission Wa SINTERABLE ALUMINUM TITANATE POWDER
EP0357959A1 (en) * 1988-08-16 1990-03-14 Bayer Ag Sinterable raw material based on aluminium titanate, process for its preparation and sintered articles made therefrom, and its use
EP0362186A2 (en) * 1988-09-30 1990-04-04 Maschinenfabrik Andritz Actiengesellschaft Process for producing aluminium titanate

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2942941A (en) * 1955-11-23 1960-06-28 Nat Lead Co A method for the preparation of monocrystalline aluminum titanate
DE2345778A1 (en) * 1972-09-11 1974-03-21 Us Atomic Energy Commission Wa SINTERABLE ALUMINUM TITANATE POWDER
EP0357959A1 (en) * 1988-08-16 1990-03-14 Bayer Ag Sinterable raw material based on aluminium titanate, process for its preparation and sintered articles made therefrom, and its use
EP0362186A2 (en) * 1988-09-30 1990-04-04 Maschinenfabrik Andritz Actiengesellschaft Process for producing aluminium titanate

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2239244A1 (en) * 2008-01-07 2010-10-13 Sumitomo Chemical Company, Limited Method for producing aluminum titanate ceramic
EP2239244A4 (en) * 2008-01-07 2011-02-16 Sumitomo Chemical Co Method for producing aluminum titanate ceramic
CN117003552A (en) * 2023-06-16 2023-11-07 辽宁煜鑫高科技术新材料有限公司 Preparation method and application of plate-shaped corundum-based composite refractory material
CN117003552B (en) * 2023-06-16 2024-02-23 辽宁煜鑫高科技术新材料有限公司 Preparation method and application of plate-shaped corundum-based composite refractory material

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE69118876T2 (en) DIELECTRIC CERAMIC COMPOSITIONS AND METHOD FOR INCREASING YOUR DIELECTRICAL PROPERTIES
EP0406847B1 (en) Sintered material on basis of aluminium oxide, process for its production and its utilisation
DE69408921T2 (en) Process for the production of crystalline ceramic powders from perovskite compounds
EP1831107B1 (en) Fine lead-zirkonium-titanates and zirconium-titanates and method of production using titaniumdioxide hydrate particles with a specific surface &gt;50 m^2/g
DE3813731C2 (en) Composition with zirconia and process for its manufacture
DE69902867T2 (en) HYDROTHERMAL METHOD FOR THE PRODUCTION OF BARIUM TITANATE POWDER
EP0318111B1 (en) Process for the preparation of barium titanate in powder form
DE102007000459B4 (en) Anisotropically shaped powder production method and method for producing a crystal oriented ceramic
EP0357959B1 (en) Sinterable raw material based on aluminium titanate, process for its preparation and sintered articles made therefrom, and its use
DE60306551T2 (en) BATIO3 AND USE THE SAME IN ELECTRONIC PARTS
DE3714911A1 (en) Process for preparing a slurry of an ultra-fine powder based on zirconium oxide/aluminium oxide
EP0265013A2 (en) Process for the preparation of barium titanate BaTi03
DE69808569T2 (en) Process for the production of ceramic powders
DE69223247T2 (en) METHOD FOR PRODUCING CRYSTALLINE POWDER FROM METAL OXIDE MIXTURES
DE69303414T2 (en) Polycrystalline, translucent aluminum oxide body and process for its production
DE3888241T2 (en) Process for producing a ceramic body with good fracture toughness.
DE60208464T2 (en) Cerium oxide-containing solid electrolytes
DE69010178T2 (en) METHOD FOR PRODUCING POWDERED PEROVSKITE CONNECTIONS.
EP2670721B1 (en) Process of manufacture of a phase-pure multi-system ceramic material and ceramic material on the basis of a phase-pure multi-system
DE3538440A1 (en) Composition for preparing a ceramic dielectric and process for preparing a ceramic dielectric
EP1076036A1 (en) Method to produce compounds based upon stabilized, cubic zirkonoxide, products obtained and use
DE3714819A1 (en) COSYNTHETIZED COMPOSITIONS BASED ON BARIUM TITANATE
DE4031948A1 (en) Aluminium:titanate prepn. - involves mixing aq. acidic titanium-contg. soln. with aq. alkaline aluminate soln., removing ppte., calcining, compressing and sintering
DE3612705A1 (en) METHOD FOR PRODUCING POWDERED CERAMIC STARTING MATERIALS FROM COMPLEX OXIDS
EP0454138A2 (en) Composite powder and process for coating ceramic powders

Legal Events

Date Code Title Description
OM8 Search report available as to paragraph 43 lit. 1 sentence 1 patent law
8130 Withdrawal